超声波流量计基础知识

一、分类超声波流量计是基于超声波在流动介质中传播的速度等于被测介质的平均流速和声波本身速度的几何和的原理而设计的。它也是由测流速来反映流量大小的。超声波流量计虽然在 70 年代才出现，但由于它可以制成非接触型式，并可与超声波水位计联动进行开口流量测量，对流体又不产生扰动和阻力，所以很受欢迎，是一种很有发展前途的流量计。 利用多普勒效应制造的超声多普勒流量计近年来得到广泛的关注，被认为是非接触测量双相流的理想仪表。1. 周期：T=1/f；取决于声源；2.波长：λ=C*T ; C——声速，取决于介质性质；举例：F=50KHz, T=0.02mS, λ=6.8mm (C=340m/s);F=1MHz, T=1μS, λ=1.5mm (C=1500m/s,常温水);3. 声速：超声波在物质中的传播速度钢：C=5.95*103m/s;水：C=1557-0.0245(74-t2)，t 为℃； T=0℃时， C=1423m/s; T=30℃时，C=1509m/s; 空气：C=331.4(1+t/273)0.5,除此之外，还受湿度、成分的影响。 T=0℃时，C=331.4m/s; T=30℃，C=349.1m/s; 4、声波在界面上的折射：类似于光的折射 α1=α2=α 5. 介质的阻抗特性: Z=ρC ； ρ——密度； C——速度；二、 原理 超声流量计可分为：传播速度差法（也叫传播时间法）；多普勒效应法；波束偏移法；相关法；噪声法 超声波在流动的流体中传播时就载上流体流速的信息。因此通过接收到的超声波就可以检测出流体的流速，从而换算成流量。超声脉冲穿过管道从一个传感器到达另一个传感器，就像一个渡船的船夫在横渡一条河。当气体不流动时，超声脉冲以相同的速度（声速，C）在两个方向上传播。如果管道中的气体有一定流速 V（该流速不等于零），则顺着流动方向的声脉冲会传输得快些，而逆着流动方向的声脉冲会传输得慢些。这样，顺流传输时间 tD 会短些，而逆流传输时间 tU 会长些。这里所说的长些或短些都是与气体不流动时的传输时间相比而言；在同一传播距离就有不同的传输时间，根据传输速度之差与被测流体流速之间的关系测出流体的流速，从而测出流量。也就是说超声流量计是利用声速差计算流体速度，并以流体速度乘以面积计算体积流量。通常超声流量计的探头，即换能器与表体之间有一个入射角，从 60 度到 45 度。超声波在一对探头之间传播，如果没有流体，也就是 0 流量的情况下，来回的传播时间是一样的，那么相当于流速为零。一旦有流体，则超声在一对探头之间来回的速度是不一样的。不管流体流向，都会产生声速差，如果设定一个方向为正...